金属管材切割工艺的应用

谢延东 贾伦

1. 概述

根据现场施工需求，在管道切割下料时我公司常用的方法为手工气焊切割、磁力自动管道切割机、数控相贯线数控切割机切割。每种设备及其相应的切割工艺在具体应用中有相应优点，同时也存在某些问题和不足。

（1）手工气焊切割（常州市俊威焊割工具厂） 优点：操作简便快捷，非常适合无需高精度封压焊口的现场切割。

缺点：需要具有专业技能水平的气焊技工；如需要高精度的相贯线焊口，则需要专门技术人员进行精确放样；采用制作样板、划线、人工放样、手工切割及人工打磨等落后繁复操作工艺。这种切割方式自动化程度低，工作强度大，对工人的操作技术水平及熟练程度要求更加严格，加工质量、加工精度难以得到保证，很容易造成工件报废。

（2）磁力行走小车切割（长沙拓博焊接技术有限公司） 优点：磁力式是利用磁力小车做行走机械，实现了自动切割。

缺点：第一，对钢管圆度不好的情况下，磁力小车沿管壁走，行走路径改变，特别是大口径钢管，焊接后圆度很难保持很好，切割效果不好。第二，在表面有涂层或保温层等情况下，磁力减少，无法克服自重，磁力式无法工作。第三，在切割有缝管特别是螺旋管时，磁力式行走轨迹发生变化，磁力小车在经过螺旋管的焊缝处易掉下来或是由于颠簸，行走机构车轮走偏。第四，不锈钢等无磁性管道不能切割。第五，磁力切割机放置到管子上的时候很难保证切割机体与管子端面的平行，行走偏差不可避免，管径越大，偏差越大，因此常常先画线，切割过程中再由工人实时监控，出现偏差再手动干预，浪费工时，同时又不能彻底保证质量， 如图1所示。

另外，有厂家针对磁力式可能下落这一缺点，可外配固定链条等机构，但仍然不能解决由于管径误差与圆度误差带来的切割精度的损失。

（3）相贯线数控切割机（北京林克曼数控技术股份有限公司） 优点：是一种对钢管与有色金属管子的结合处相贯线孔、相贯线端部、弯头（虾米节）进行自动计算和切割的设备。数控相贯线切割机能十分方便的切割加工此类工件，无需操作者计算、编程，只需输入管道相贯系统的管子半径、相交角度等参数，机器就能自动切割出管子的相贯线、相贯线孔以及焊接坡口。

缺点：设备昂贵。管材需在车间切割好后，转运到施工现场，无法进行现场作业施工，如图2所示。

图1 磁力行走小车切割

2. 不同切割技术应用

在多年的生产实践中，我们总结出了不同的管道切割方式，能达到其相应管道切割、坡口切割的质量要求与不同的生产效率。

下面介绍不同切割方式在具体项目中的应用：

（1）手工切割 在防腐管道二厂改造项目中，要求重新预制四件存管平台。平台由φ168mm×10mm厚壁钢管预制而成。由于钢管焊接处无需密封，只需要达到相应的焊接强度即可，在钢管焊接下料过程中，我们选择了现场放样手工气焊切割的方法。此方法简便快捷，无需多次转运钢管材料。边下料，边焊接，10个工人，仅用了12h即完成了平台的预制任务。

（2）磁力行走小车切割 在大庆油田第三采油厂北Ⅱ-Ⅱ高压注水项目中，工程要求对φ 273mm×22mm三层PE防腐管道进行坡口处理。由于我公司的金属切削坡口机，不适合完成如此壁厚钢管的坡口处理，最终决定采用磁力行走小车切割。利用此方法完成了7k m管线的坡口处理工作。坡口质量合格，焊接管线得到了监理方和甲方的验收，如图3所示。

（3）数控管子相贯线切割机 在大庆炼化30万t聚丙烯装置改建项目中，有大量不同规格的管线需要相贯连接。为了保证连接结构的密封与美观，需严格沿着管子相贯线的轨迹进行切割。当为焊接接头使用的时候，在相贯线切割的同时要留出焊接坡口。因此我公司采用了操作方便灵活、能满足加工精度要求的数控相贯线切管机，如图4所示。

图2 相贯线数控切割机

图3 磁力行走小车切割具体应用

图4 相贯线数控切割机具体应用

3. 管道切割设备的进一步研究和发展

伴随我国工业的迅速发展，对切割质量、精度的要求也不断提高，为了提高生产效率、保证产品质量、实现相贯线的自动切割，数控切割机的发展必须要适应现代工业发展的要求。

（1）火焰相贯线切割 从现在几种通用数控切割机应用情况来看，火焰相贯线切割机功能及性能已比较完善，其材料切割的局限性（只能切割碳钢管），切割速度慢，生产效率低，使其适用范围逐渐在缩小，市场不可能有大的增加。

（2）等离子相贯线切割机 具有切割范围广（可切割所有金属材料），切割速度快，工作效率高等特点，未来的发展方向在于等离子电源技术的提高、数控系统与等离子切割配合问题，如电源功率的提升可切割更厚的板材；精细等离子技术的完善和提高可提高切割的速度、切面质量和切割精度；数控系统的完善和提高以适应等离子切割，可有效提高工效和切割质量。

（3）专用相贯线切割机 适用于各种管材上切割圆柱正交、斜交、偏心交等相惯线孔、方孔、椭圆孔，并能在管子端部切割与之相交的相惯线。这种类型的设备广泛应用于金属结构件生产，电力设备、锅炉业、石油及化工等工业部门。

4. 结语

随着计算机技术的升级，先进的数控技术应用到了相贯线切割领域，使得高精度相贯线的高效切割得以实现。但在具体应用中还应注重传统气割工艺的培养与保留，最大限度的发挥不同工艺在管线切割方面的优势，机动、灵活、高效、高质的完成不同的生产任务。